旋轉電的製造方法
2023-06-13 21:17:31 1
旋轉電的製造方法
【專利摘要】本發明提供一種旋轉電機，其能夠抑制旋轉電機的製造成本。本發明的旋轉電機是具有固定於錐形軸上的轉子和沿軸向與轉子相對的定子的發電機，轉子具有：多個永磁體，它們以環狀配置在錐形軸的周圍；第1支架，其具有用於收容永磁體的開口部、和與永磁體的一個表面接觸的定位片；第2支架，其具有用於收容永磁體的開口部、和與永磁體的另一個表面接觸的定位片；第1框架，其具有用於收容永磁體的開口部，且與第1支架重疊設置；以及第2框架，其具有用於收容永磁體的開口部，且與第2支架重疊設置。
【專利說明】旋轉電機
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種具有固定於旋轉軸上的轉子和相對於轉子沿軸向正對的定子的旋轉電機。
【背景技術】
[0002]作為電動機、發電機等旋轉電機，已開發出使定子和轉子沿軸向正對的所謂的軸向間隙型旋轉電機。構成該軸向間隙型旋轉電機的轉子具有圓盤狀的框架和固定於該框架上的多塊磁體(參照專利文獻I)。
[0003]專利文獻1:日本特開2010 - 115017號公報
[0004]在專利文獻I所記載的旋轉電機中，採用將磁體夾在兩個框架之間而固定的轉子構造，或者將磁體組裝在一個框架上而固定的轉子構造。由此，在採用將磁體直接固定在框架上的轉子構造的情況下，為了確保磁體相對於轉子的定位精度，不僅框架形狀變得複雜，還要求框架具有很高的加工精度。由此，由於框架的製造要求切削加工等以提高具有複雜形狀的框架的加工精度，因此導致旋轉電機的製造成本增大。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於抑制旋轉電機的製造成本。
[0006]本發明的旋轉電機是一種具有固定於旋轉軸上的轉子、和沿著軸向與所述轉子相對的定子的旋轉電機，所述轉子具有:多個磁體部件，它們以環狀配置在所述旋轉軸的周圍；第I支架，其具有用於收容所述磁體部件的開口部和與所述磁體部件的一個表面接觸的定位片；第2支架，其具有用於收容所述磁體部件的開口部和與所述磁體部件的另一個表面接觸的定位片；第I框架，其與所述第I支架重疊設置，具有用於收容所述磁體部件的開口部；第2框架，其與所述第2支架重疊設置，具有用於收容所述磁體部件的開口部，所述第I支架及所述第2支架被夾在所述第I框架和所述第2框架之間，所述磁體部件被夾在所述第I支架和所述第2支架之間。
[0007]發明的效果
[0008]根據本發明，第I支架及第2支架被夾在第I框架和第2框架之間，磁體部件被夾在第I支架和第2支架之間。因而，能夠確保磁體部件的定位精度，同時抑制旋轉電機的製造成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是表示發動機的內部構造的剖面圖。
[0010]圖2是表示將發電單元的局部放大示出的剖面圖。
[0011]圖3(a)是從軸向示出轉子的正視圖。(b)是沿圖3(a)的A —A線示出轉子的剖面構造的端面圖。(c)是按部件分別示出圖3(b)中所示的轉子的分解圖。
[0012]圖4(a)是從軸向示出構成轉子的支架的正視圖。(b)是沿圖4(a)的A — A線示出支架的剖面構造的端面圖。
[0013]圖5(a)是從軸向示出構成轉子的框架的正視圖。(b)是沿圖5(a)的A — A線表示框架的剖面構造的端面圖。
[0014]圖6是表示轉子的組裝過程的分解斜視圖。
[0015]圖7是表示轉子的組裝過程的分解斜視圖。
[0016]圖8(a)是表示轉子的組裝過程的分解斜視圖。(b)是表示轉子完成狀態的斜視圖。
[0017]圖9 (a)是表示永磁體的充磁狀態的俯視圖。(b)是沿圖9 (a)的A — A線示出永磁體的充磁狀態的剖面圖。(C)是沿圖9(a)的B — B線示出永磁體的充磁狀態的剖面圖。(d)是表示永磁體的組裝狀態的轉子的俯視圖。
[0018]圖10是表示發電單元向發動機主體上組裝的組裝過程的剖面圖。
[0019]圖11是表示發電單元向發動機主體上組裝的組裝過程的剖面圖。
[0020]圖12是表示冷卻風扇等向發動機主體上組裝的組裝過程的剖面圖。
[0021]標號的說明
[0022]20錐形軸(旋轉軸)
[0023]30發電機(旋轉電機)
[0024]32 轉子
[0025]33 定子
[0026]34 定子
[0027]35第I支架
[0028]36第2支架
[0029]37第I框架
[0030]38第2框架
[0031]39永磁體(磁體部件)
[0032]39a 一個表面
[0033]39b另一個表面
[0034]72 開口部
[0035]74定位片
[0036]89 開口部
[0037]93第I磁體部
[0038]94第2磁體部
【具體實施方式】
[0039]下面，基於附圖對本發明的實施方式進行詳細說明。圖1是表示發動機10的內部構造的剖面圖。如圖1所示，發動機10具有組裝有曲軸11的發動機主體12、和與發動機主體12相鄰的發電單元13。在發動機主體12所具有的曲軸箱14上，經由軸承15、16支撐有曲軸11的軸頸17、18。另外，在曲軸11上設有從一方的軸頸17延伸出的輸出軸19，並且，設有從另一方的軸頸18延伸出的錐形軸20。此外，在曲軸11的曲柄銷21上組裝有未圖示的連杆。
[0040]圖2是將發電單元13的局部放大示出的剖面圖。如圖1及圖2所示，發電單元13具有本發明的一個實施方式的、作為旋轉電機的發電機30。發電機30具有:圓盤狀的轉子32，其經由轉接器31固定在錐形軸(旋轉軸)20上；第I定子33，其與轉子32的一個表面相對；以及第2定子34，其與轉子32的另一個表面相對。轉子32具有後述的圓盤狀的支架35、36以及框架37、38、和組裝在這些部件上的永磁體(磁體部件)39。定子33、34具有由電磁鋼板等形成的芯部40、和卷繞在芯部40上的繞組41。轉子32和定子33、34沿錐形軸20的軸向相對，在轉子32和定子33、34之間設有規定的空氣間隙。即，圖示的發電機30為所謂的軸向間隙型發電機。此外，在下面的說明中，所謂的軸向表示錐形軸20的軸向。
[0041]如圖1所示，在固定於錐形軸20的轉接器31上安裝有冷卻風扇50，在冷卻風扇50的中央部安裝有卡合套筒51。在包覆冷卻風扇50的風扇罩52上，安裝有在發動機起動時被操作的反衝啟動器53。反衝啟動器53具有:反衝輪55，其卷繞有反衝繩索54 ;以及卡合片56，其與反衝輪55的旋轉動作聯動而向卡合套筒51側突出。能夠通過作業者拉動反衝繩索54而使反衝輪55旋轉，從而使卡合片56突出至圖1中虛線所示的位置，能夠使卡合片56與卡合套筒51嚙合。由此，能夠使反衝輪55和曲軸11連結，從而手動使曲軸11開始旋轉。
[0042]下面，對於發電機30所具有的轉子32的構造進行說明。圖3(a)是從軸向示出轉子32的正視圖。圖3(b)是沿圖3(a)的A — A線示出轉子32的剖面構造的端面圖。圖3(c)是按部件分別示出圖3(b)中所示的轉子32的分解圖。另外，圖4(a)是從軸向示出構成轉子32的支架35、36的正視圖。圖4(b)是沿圖4(a)的A — A線示出支架35、36的剖面構造的端面圖。此外，圖5(a)是從軸向示出構成轉子32的框架37、38的正視圖。圖5(b)是沿圖5(a)的A — A線示出框架37、38的剖面構造的端面圖。
[0043]如圖3(a)至(C)所示，轉子32具有以環狀配置在中心軸即錐形軸20周圍的多個永磁體39。轉子32具有對永磁體39進行夾持支撐的第I支架35及第2支架36。該第I支架35及第2支架36具有同一形狀。另外，轉子32具有將第I支架35及第2支架36夾在其中的第I框架37及第2框架38。該第I框架37及第2框架38具有同一形狀。此外，作為用於保持永磁體39的支架35、36、框架37、38的材料，優選使用不鏽鋼等非磁性體。
[0044]如圖4(a)及(b)所示，支架35、36具有圓盤狀的支架主體60。支架主體60具有:基板部62，其具有用於插入轉接器31的中心孔61 ;環部63，其設置在基板部62的徑向外側；以及多個輻部64，其將基板部62和環部63連接。在支架主體60的基板部62上，以包圍中心孔61的方式在周方向上排列形成有多個通孔65至67。這些通孔65至67作為用於插入定位銷68的定位銷孔65、用於插入轉子32用的緊固螺栓69的緊固螺栓孔66、以及用於插入冷卻風扇50用的緊固螺栓70的緊固螺栓孔67起作用。另外，在支架主體60上形成有具有以環狀配置的多個收容孔71的開口部72。各收容孔71被基板部62、環部63以及輻部64分隔開。此外，在基板部62及環部63上，在周方向上排列形成有多個鉚釘孔73。
[0045]另外，在支架主體60上設有從各收容孔71的邊緣延伸出的定位片74。定位片74具有:立起部75，其相對於支架主體60以大致直角彎曲；以及按壓部76，其相對於立起部75以大致直角彎曲。此外，在圖示的情況下，對應於各收容孔71而設有與基板部62的邊緣相連接的I個定位片74、和與環部63的邊緣相連接的兩個定位片74，但並不限定於此，也可以變更定位片74的數量或位置。具有這種形狀的支架35、36為由不鏽鋼等板材構成的衝壓加工品。S卩，圖示的支架35、36通過對板材實施衝裁加工、彎曲加工等衝壓加工而製造。
[0046]如圖5(a)及(b)所示，框架37、38具有圓盤狀的框架主體80。框架主體80具有:基板部82，其具有用於插入轉接器31的中心孔81 ;環部83，其設置在基板部82的徑向外側；以及多個輻部84，其將基板部82和環部83連接。在框架主體80的基板部82上，以包圍中心孔81的方式沿周方向排列形成有多個通孔85至87。這些通孔85至87作為用於插入定位銷68的定位銷孔85、用於插入轉子32用的緊固螺栓69的緊固螺栓孔86、以及用於插入冷卻風扇50用的緊固螺栓70的緊固螺栓孔87而起作用。另外，在框架主體80上形成有開口部89，該開口部89具有環狀配置的多個收容孔88。各收容孔88被基板部82、環部83以及輻部84分隔開。此外，在基板部82及環部83上，沿周方向排列形成有多個鉚釘孔90。具有上述形狀的框架37、38為由不鏽鋼等板材構成的衝壓加工品。S卩，圖示的框架37、38通過對板材實施衝裁加工等衝壓加工而製造。另外，如圖3(c)所示，構成框架37、38的板材的厚度為Tl，構成支架35、36的板材厚度為T2，T2比Tl薄。S卩，構成框架37、38的板材比構成支架35、36的板材厚。換言之，與支架35、36相比，框架37、38具有更高的強度。
[0047]下面，對於轉子32的組裝順序進行說明。圖6及圖7是表示轉子32的組裝過程的分解斜視圖。圖8(a)是表示轉子32的組裝過程的分解斜視圖，圖8(b)是表示轉子32的完成狀態的斜視圖。如圖6所示，按照定位片74朝向下方突出的方式設置第I支架35，將永磁體39收容在第I支架35的收容孔71即開口部72中。然後，在第I支架35的全部收容孔71中收容了永磁體39後，以將永磁體39收容在第2支架36的收容孔71即開口部72中的方式，將第2支架36配置在第I支架35上。此時，第2支架36的朝向變為使定位片74向上突出的朝向。由此，通過將永磁體39夾在第I支架35和第2支架36之間，從而成為第I支架35的定位片74與永磁體39的一個表面39a接觸、第2支架36的定位片74與永磁體39的另一個表面39b接觸的狀態。即，變為通過第I支架35及第2支架36而將永磁體39沿軸向定位的狀態。
[0048]然後，如圖7所示，將第I框架37從第I支架35側安裝在由支架35、36夾持永磁體39的支架組裝體91上，將第2框架38從第2支架36側安裝在該支架組裝體91上。BP,以將永磁體39收容在第I框架37的收容孔88即開口部89中的方式，將第I框架37重疊設置在第I支架35上。同樣地，以將永磁體39收容在第2框架38的收容孔88即開口部89中的方式，將第2框架38重疊設置在第2支架36上。由此，通過設置第I框架37和第2框架38，從而使得支架組裝體91成為被夾在第I框架37和第2框架38之間的狀態。此外，調整框架37、38及支架35、36的位置，以使得定位銷孔65、85重合，將定位銷68插入在定位銷孔65、85中。在由永磁體39、支架35、36以及框架37、38組裝成轉子32後，如圖8(a)所示，將作為緊固部件的鉚釘92插入在支架35、36、框架37、38的鉚釘孔73、90中。並且，通過對鉚釘92的前端進行鉚接，從而如圖8(b)所示，使得永磁體39、支架35、36以及框架37、38成為一體固定的狀態。此外，在組裝轉子32時，為了防止永磁體39相對於支架35、36以及框架37、38的收容孔71、88的晃動，也可以在永磁體39的周圍充填粘接劑、環氧樹脂等。
[0049]如上所述，由於將永磁體39夾在第I支架35和第2支架36之間，並將第I支架35和第2支架36夾在第I框架37和第2框架38之間，因此，能夠確保永磁體39的定位精度，同時能夠抑制製造成本。即，為了高精度地管理髮電機30的軸向間隙而需要提高轉子32中的永磁體39的定位精度。這樣，雖然為了提高永磁體39的定位精度而需要提高第I及第2支架35、36的加工精度，但由於利用第I及第2框架37、38確保轉子32的強度，因此作為第I及第2支架35、36的材料可以使用較薄的板材。這樣，通過將轉子32分為支架35、36和框架37、38而構成，從而第I及第2支架35、36的材料能夠使用較薄的板材。由此，能夠使用金屬板加工而提高第I及第2支架35、36的加工精度，能夠確保永磁體39的定位精度，同時能夠抑制製造成本。此外，通過將第I支架35和第2支架36製成同一形狀,將第I框架37和第2框架38製成同一形狀，從而能夠減少部件種類、進一步降低製造成本。
[0050]下面，對於永磁體39的充磁狀態進行說明。圖9 (a)是表示永磁體39的充磁狀態的俯視圖。圖9 (b)是沿圖9 (a)的A — A線示出永磁體39的充磁狀態的剖面圖。圖9 (c)是沿圖9 (a)的B — B線示出永磁體39的充磁狀態的剖面圖。另外，圖9 (d)是表示永磁體39的組裝狀態的轉子32的俯視圖。
[0051]如圖9 (a)至(C)所示，永磁體39具有第I磁體部93和與該第I磁體部93相鄰的第2磁體部94。在第I磁體部93中，一個表面39a為S極、另一個表面39b為N極，在第2磁體部94中，一個表面39a為N極、另一個表面39b為S極。S卩，第I磁體部93和第2磁體部94具有彼此不同的極性。這樣，通過作為永磁體39採用具有第I磁體部93和第2磁體部94的兩極一體型磁體，從而使得永磁體39向轉子32上的組裝變得非常簡單。例如，在永磁體的一個表面全部為N極、永磁體的另一個表面全部為S極的情況下，由於在組裝時需要永磁體的正反面，因此，永磁體向轉子32上的組裝變得非常複雜。即，在使用I極型永磁體的情況下，如果沒有判定出正反面則可能使N極或S極在周方向上連續。與此相對，在使用兩極一體型永磁體39的情況下，如圖9(d)所示，即使沒有判定出正反面也能夠將N極和S極在周方向上交替設置。
[0052]下面，對發電單元13以及冷卻風扇50等向發動機主體12上組裝的組裝順序進行說明。圖10及圖11是表示發電單元13向發動機主體12上組裝的組裝過程的剖面圖。圖12是表示冷卻風扇50等向發動機主體12上組裝的組裝過程的剖面圖。
[0053]如圖10所示，將轉接器31安裝在錐形軸20上，將墊圈96及螺母97安裝在錐形軸20的外螺紋部95上。然後，將具有定子的定子殼體98安裝在曲軸箱14上。然後，如圖11所示，使用緊固螺栓69將轉子32組裝在固定於錐形軸20的轉接器31上。為了調節轉子32和定子33、34之間的軸向間隙，將具有規定厚度尺寸的墊片99夾入轉接器31和轉子32之間。然後，將具有定子34的定子殼體100以將轉子32夾入的方式安裝在定子殼體98上。進而如圖12所示，使用緊固螺栓70將冷卻風扇50組裝在轉接器31上，使用緊固螺栓101將卡合套筒51組裝在冷卻風扇50上。另外，將風扇罩52安裝在定子殼體100上，將反衝啟動器53安裝在風扇罩52上。
[0054]此外，如圖10所示，在定子殼體98的中央部形成的通孔102的內徑尺寸Dl形成得比轉接器31的外徑尺寸D2大。由此，由於無需將轉接器31從曲軸11上拆下就能夠將定子殼體98從發動機主體12上拆下，因此，能夠提高發電單元13的維修性。另外，由於在冷卻風扇50上設有未圖不的點火器用的磁體，因此,為了將冷卻風扇50相對於曲軸11固定於適當位置，使用未圖示的定位銷對冷卻風扇50和轉接器31進行定位。
[0055]本發明並不限定於前述實施方式，能夠在不偏離其主旨的範圍內進行各種變更，這是不言而喻的。在前述的說明中，作為旋轉電機而例示了發電機(generator) 30，但並不限定於此。例如，可以將本發明應用於作為旋轉電機的電動機(motor)，也可以將本發明應用於作為電動機及發電機起作用的電動發電機。另外，在前述的說明中，僅由永磁體39構成磁體部件，但並不限定於此，也可以將永磁體39與其他部件(例如磁體)組合而構成磁體部件。
[0056]在前述的說明中，作為支架35、36及框架37、38的材料而使用了不鏽鋼，但並不限定於不鏽鋼，也可以使用其他材料製造支架35、36和框架37、38。此外，也可以將支架35、36和框架37、38使用不同的材料製造。另外，在前述的說明中，由一對的定子33、34將轉子32夾入，但並不限定於此，也可以使轉子32與一個定子33相對。另外，在前述的說明中，使用鉚釘92將支架35、36和框架37、38 —體地固定，但並不限定於此，可以使用螺紋部件將支架35、36和框架37、38 —體地固定，也可以通過焊接或粘接將支架35、36和框架37、38一體地固定。
【權利要求】
1.一種旋轉電機，其具有固定於旋轉軸上的轉子、和沿軸向與所述轉子相對的定子，其中， 所述轉子具有: 多個磁體部件，它們以環狀配置在所述旋轉軸的周圍； 第1支架，其具有用於收容所述磁體部件的開口部、和與所述磁體部件的一個表面接觸的定位片； 第2支架，其具有用於收容所述磁體部件的開口部、和與所述磁體部件的另一個表面接觸的定位片； 第1框架，其與所述第1支架重疊設置，具有用於收容所述磁體部件的開口部；以及 第2框架，其與所述第2支架重疊設置，具有用於收容所述磁體部件的開口部， 將所述第1支架及所述第2支架夾在所述第1框架和所述第2框架之間，將所述磁體部件夾在所述第1支架和所述第2支架之間。
2.根據權利要求1所述的旋轉電機，其中， 構成所述第1框架及所述第2框架的板材，比構成所述第1支架及所述第2支架的板材厚。
3.根據權利要求1或2所述的旋轉電機，其中， 所述第1支架和所述第2支架具有同一形狀。
4.根據權利要求1或2所述的旋轉電機，其中， 所述第1框架和所述第2框架具有同一形狀。
5.根據權利要求1或2所述的旋轉電機，其中， 所述第1支架及所述第2支架為衝壓加工品。
6.根據權利要求1或2所述的旋轉電機，其中， 所述第1框架及所述第2框架為衝壓加工品。
7.根據權利要求1或2所述的旋轉電機，其中， 所述磁體部件具有第1磁體部和與該第1磁體部相鄰的第2磁體部， 所述第1磁體部和所述第2磁體部具有不同的極性。
【文檔編號】H02K21/14GK104467332SQ201410465351
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月12日 優先權日:2013年9月18日
【發明者】古屋彰 申請人:富士重工業株式會社